C++在Ubuntu上如何进行性能分析

1. 使用perf工具（Linux内核自带，推荐）
perf是Linux内核提供的强大性能分析工具，支持函数级、指令级热点分析及硬件性能计数器（如缓存命中率、分支预测）统计。

安装perf：在Ubuntu终端执行以下命令安装依赖包：

sudo apt-get update
sudo apt-get install linux-tools-common linux-tools-$(uname -r) linux-perf-$(uname -r)

编译C++程序：使用g++编译时添加-g选项（保留调试信息，便于perf关联源代码）：
```
g++ -std=c++11 -g -o my_program my_program.cpp
```
记录性能数据：通过perf record捕获程序运行时的调用栈信息（-g选项生成调用图）：
```
sudo perf record -g -- ./my_program
```
查看分析报告：使用perf report交互式查看热点函数（按Enter键展开调用栈，按q退出）：
```
sudo perf report
```
生成火焰图（可视化）：通过FlameGraph工具将perf数据转换为直观的SVG火焰图（需提前克隆FlameGraph仓库）：
```
git clone https://github.com/brendangregg/FlameGraph.git
cd FlameGraph
perf script > perf.out  # 将perf数据转换为文本格式
perl stackcollapse-perf.pl perf.out | perl flamegraph.pl > perf-flamegraph.svg
```
用浏览器打开perf-flamegraph.svg，即可看到函数调用关系及耗时占比（宽度越大，耗时越长）。

2. 使用gprof工具（GNU Profiler，传统工具）
gprof是GNU编译器套件的一部分，适用于函数级别的时间消耗分析（需重新编译程序）。

编译C++程序：添加-pg选项（生成性能分析数据）：
```
g++ -pg -o my_program my_program.cpp
```
运行程序：执行程序会自动生成gmon.out文件（包含调用次数、时间等信息）：
```
./my_program
```
生成分析报告：使用gprof解析gmon.out，输出函数调用关系及时间占比：
```
gprof my_program gmon.out > analysis.txt
```
打开analysis.txt，可查看“Flat profile”（函数耗时占比）和“Call graph”（调用关系）。

3. 使用Valgrind Callgrind工具（内存与CPU综合分析）
Valgrind通过虚拟机模拟程序执行，提供详细的CPU调用轨迹及内存访问分析（适合内存敏感型程序）。

安装Valgrind：通过apt安装Valgrind：
```
sudo apt-get install valgrind
```
记录调用数据：使用callgrind工具运行程序（生成callgrind.out.<PID>文件）：
```
valgrind --tool=callgrind ./my_program
```
可视化分析：使用KCacheGrind工具（Ubuntu默认安装）打开callgrind.out文件，查看函数调用树、耗时占比及内存访问情况：
```
kcachegrind callgrind.out.*
```
在KCacheGrind界面中，可通过“Call Graph”标签查看调用关系，“Cost Center”标签查看耗时详情。

4. 实时监控工具（top/htop）
top/htop是Linux系统自带的实时监控工具，适合快速查看进程的CPU、内存占用情况（无法深入函数级别）。

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